电路实验书Word文件下载.docx

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复习有关理论，弄懂实验原理、方法，熟悉实验电路。

了解所需的实验元件、仪器设备及其使用方法介绍。

　　2.熟悉设备和接线

　　在接线之前应了解使用的仪器、设备的接线端、刻度、各旋钮的位置及作用、电源开关位置，确定所用仪表的量程及极性等。

　　应根据实验线路合理布置仪表及实验器材，以便接线、查对，便于操作及读数。

对初学者来说，首先应按照电路图一一对应进行布局与接线。

较复杂的电路应先串联后并联，同时考虑路元件、仪器仪表的同名端、极性和公共参考点等与电路设定的方位一致，最后连接电源端。

　　接线时应避免在同一端子上连接三根以上的连线，减少因牵连动一线而引起的端子松动，接触不良或导线脱落。

电表的端子原则上只接一根线。

改接线路时，应力求改动量最小，避免拆光重接。

3.通电操作及读数

　　线路接好后，经自查无误，并请指导老师复查后方可接通电源。

通电操作时必须集中注意力观察电路的变化，如有异常，如声响、冒烟、发臭等现象，应立即断开电源，检查原因。

接通电源后应将设备大致操作一遍，观察一下实验现象，判断结果是否合理。

若不合理，则线路有误，立即切断电源重新检查线路并修正；

若结果合理，则可正式操作。

读数时要姿势正确、思想集中，防止误差。

数据要记录在事先准备好的表格中，凌乱和无序的记录常常是造成错误和失败的原因。

为了获得正确的数据，有时需要重复实验并重新读取数据。

要养成科学的态度，尊重原始数据，在做实验报告时若发现原始数据不合理，不得任意涂改，应当分析问题所在。

当需要把数据绘成曲线时，读数的多少和分布情况，应以足够描绘一条光滑而完整的曲线为原则。

读数的分布可随曲线的曲率而异，曲率较大处可多读几点。

　　4.实验结束

　　完成全部内容后，不要急于拆除线路，应先检查实验数据有无遗漏或不合理的情况，经指导老师同意方可拆除线路，整理桌面，摆放好各种实验器材、用具，方可离开实验室。

5.安全操作问题

　　实验中应随时注意安全，包括人身与设备的安全。

除上面已提到的一些注意事项外，还需特别注意以下几点：

（1）进行正常实验时，不可用手触及带电部分，改接成拆除电路时必须先切断电源。

（2）使用仪器仪表设备，必须了解其性能和使用方法。

切勿违反操作规程拨乱旋钮，尤其注意不得超过仪表的量程和设备的额定值。

　　2

　　（3）如果实验中用到调压器、电位器以及可变电阻器等设备时，在电源接通前，应将其调节位置放在使电路电流为最小的地方，然后接通电源，再逐步调节电压、电流，使其缓慢上升，一旦发现异常，应立即切断电源。

三、实验故障的分析和处理1.故障的类型与原因

　　实验课中出现各种故障是难免的。

学生通过对电路简单故障的分析、具体诊断和排除，逐步提高分析问题和解决问题的能力。

在电路实验中，常见的故障多属开路、短路或介于两者之间三种类型。

不论何类故障，如不及早发现并排除，都会影响实验进行或造成损失。

　　故障原因大致有以下几种：

实验线路连接有错误或实验者对实验供电系统设施不熟悉；

元器件、仪器仪表、实验装置等使用条件不符或初始状态值给定不当；

电源、实验电路、测试仪器仪表之间公共参考点连接错误或参考结点位置选择不当；

接触不良或连接导线损坏；

布局不合理，电路内部产生干扰。

　　2.故障检测

　　故障检测的方法很多，一般是根据故障类型确定部位，缩小范围，再在范围内逐点检查，最后找出故障点并予以排除。

（1）检测方法

　　简单的检测方法就是用万用表在通电或断电状态下去检查电路故障。

　　①通电检测法：

用万用表电压档在接通电源情况下进行故障检测，根据实验原理，电路中某两点应该有电压而万用表测不出电压；

或某两点不应该有电压而万用表测出了电压，那么故障必在此两点之间。

②断电检查法：

用万用表电阻档在断开电源的情况下进行故障检测。

根据实验原理，电路中的某两点应该导通，万用表测出开路；

或两点间应该开路，但测得的结果为短路，则故障在此两点。

　　有时电路中有多种或多个故障并且相互掩盖或影响，只要耐心细致去分析查找，是能够检测出来的。

在选择检测方法时，要针对故障类型和电路结构情况选用。

如短路故障或电路工作电压较高，不宜用通电法检测。

因为这两种情况存在时，有损坏仪表、元件和触电的可能。

（2）检测顺序

　　一般情况下，按故障部位直接检测，当故障原因和部位不易确定时，按下列顺序进行：

　　①检查电路接线有无错误。

　　②检查电源供电系统，从电源进线、熔断器、闸刀开关至电路输入端子，依次检查各部分有无电压，是否符合标准。

　　③主、副电路中元件、仪器仪表、开关连接导线是否完好和接触良好。

　　3

　　④检测仪器部分，供电系统、输入、输出调节，显示及探头、接地点等。

四、数据整理与实验报告　　

　　1.数据整理与曲线绘制

　　整理实验结果是实验的重要环节，通过整理及编写报告可以系统地理解实验教学中所获得的知识，建立清晰的概念。

实验结果有数据、波形曲线、现象等。

整理数据一般是进行计算、描绘曲线、分析波形及现象，找出其中典型的、能说明问题的特征，并找到条件与结果之间的联系，从而说明电路的性质。

整理数据时必须注意到误差的判别。

　　实验曲线是以图形更直观地表达实验结果的语言。

作好实验曲线的基本要求是：

（1）图纸选取择要恰当。

本实验课主要采用毫米方格纸，频率特性曲线用单位对数坐标绘制效果更好。

除特殊要求外，一般按正方形式1：

矩形图面来选定单位比例尺。

比例尺以处理后的实验数据为根据作合理选择。

（2）坐标的分度要合理。

坐标上以X轴代表自变数，Y轴代表应变数，坐标的分度就是坐标轴上每一格代表值的大小。

分度的选择应使图纸上任一点的坐标容易读数。

为了便于阅读，应将坐标轴的分度值标记出来，每个坐标必须注明名称和单位。

（3）曲线绘制要细心。

一般情况下把实验数据在坐标纸上用“O”、“*”或“△”等符号标出即可。

按照所描的点作曲线应使用曲线板、曲线尺等作仪器。

描出曲线应光滑匀整，不必强使曲线通过所有的点，但应与所有的点相接近，同时使未被曲线经过的点大致均匀地分布在曲线的两侧。

　　（4）加上必要的注释说明。

在每一图形下面应将曲线代表的意义清楚明确地写出，使阅读者一目了然。

2.实验报告的要求和内容

　　实验报告是学生进行实验的全过程的总结。

它既是完成教学的凭证，也是今后编写其他工程报告的参考资料。

因此，要求文字简洁、工整，曲线图表清晰，实验结论要有科学根据和分析。

实验报告应包括以下内容：

（1）实验目的。

（2）实验电路图必须完整，且需标明各部分元件的实际值，而不是标准值。

（3）用实际电路图和测量方式数据的顺序来表示实验步骤。

明确实验任务。

（4）验证式必须代入实际测量值进行分析。

　　（5）数据处理和误差分析。

　　（6）验证式，验证式必须代入实验测量值。

　　（7）实验仪器与设备。

记录实验中使用的仪器的名称、型号、规格和数量。

（8）回答思考题。

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　　实验二基尔霍夫定律和叠加定理

　　一、实验目的

　　1.验证基尔霍夫定律和叠加定理的正确性，加深对基尔霍夫和叠加定理的理解。

　　2.学会用电流插头、插座测量各支路电流。

二、实验原理

　　1.基尔霍夫定律是电路的基本定律。

测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。

即对电路中的任一个节点而言，应有ΣI＝0；

对任何一个闭合回路而言，应有ΣU＝0。

　　2.在线性网络中，多个激励同时作用时的总响应等于每个激励单独作用时引起的响应之和。

所谓某一激励单独作用，就是除了该激励外，其余激励为零值。

为零值的激励若是电压源，则相应的电压源处用短路替代，若为电流源，则在相应的电流源处用开路替代，而它们的内阻或内电导必须保留在原电路中。

　　3.线性电路的齐次性是指当激励信号增加或减小K倍时，电路的响应也将增加或减小K倍。

　　运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。

三、实验仪器及设备

　　序号123名称直流稳压电源直流数字电压表直流数字毫安表型号与规格+6，+12数量111备注　　四、实验内容与步骤

　　实验线路如图2—1所示，用KHDL—1型电路原理实验箱验证“基尔霍夫定律/叠加原理”。

基尔霍夫定律

　　1.实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。

　　图2—1中的I1、I2、I3的方向已设定。

　　2.同时将两路直流稳压源接入电路，令U1＝6V，U2＝12V　　3.熟悉电流表的结构，将电流表插头的两端接至数字毫安表的“＋、－”两端。

　　4.将电流表分别接入三条支路的三个电流测量端，读出并记录电流值。

　　5

　　F12

　　图2-1验证“基尔霍夫定律/叠加原理”电路

　　5.用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录表中。

测量计算值测量值相对误差

　　叠加原理；

　　实验线路如图2—1，参考方向在图中已设定。

　　1.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。

2.令U1电源单独作用。

用直流数字电压表和毫安表测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表中。

　　3.令U2电源单独作用，重复实验步骤2的测量和记录，数据记入表中。

　　4.令U1和U2共同作用，重复上述的测量和记录，数据记入表中。

5.将U2的数值调至＋12V，重复上述第3项的测量并记录，数据记入表中。

　　6

　　I1I2（mA）（mA）　　I3（mA）　　U1U2UFA（V）（V）（V）　　UAB（V）　　UAD（V）　　UCD（V）　　UDE（V）　　测量项目实验内容U1单独作用U2单独作用U1、U2共同作用2U2单独作用U1U2I1I2（mA）I3（mA）UAB（V）UCD（V）UAD（V）UDE（V）UFA（V）（V）（V）（mA）　　五、实验注意事项1.同实验五的注意1，但需用到电流插座。

　　2.所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。

U1、U2也需测量，不应取电源本身的显示值。

3.防止稳压电源两个输出端碰线短路。

　　4.用指针式电压表或电流表测量电压或电流时，如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测量。

此时指针正偏，可读得电压或电流值。

若用数显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。

但应注意：

所读得的电压或电流值的正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。

六、预习思考题

　　1.根据图2—1的电路参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。

2.实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？

在记录数据时应注意什么？

若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢？

　　七、实验报告

　　1.根据实验数据，选定节点A，验证KCL的正确性。

　　2.根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。

3.将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复1、2两项验证。

4.误差原因分析。

心得体会及其他。

　　7

　　实验三等效电源定理

　　1.掌握电源外特性的测试方法。

　　2.验证电压源与电流源等效变换的条件。

　　3.验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。

4.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。

　　1.一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。

故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。

其外特性曲线，即其伏安特性曲线U＝f（I）是一条平行于I轴的直线。

一个实用中的恒流源在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。

　　2.一个实际的电压源，其端电压不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值。

故在实验中，用一个小阻值的电阻与稳压源相串联来摸拟一个实际的电压源。

3.一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。

若视为电压源，则可用一个理想的电压源Us与一个电阻Ro相串联的组合来表示；

若视为电流源，则可用一个理想电流源Is与一电导go相并联的组合来表示。

如果这两种电源能向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。

　　一个电压源与一个电流源等效变换的条件为：

　　Is＝Us／Ro，go＝1/Ro或Us＝IsRo，Ro＝1/go。

如图3—1所示。

　　＋＋I＋IIs=US/R0－g0=1/R0＋ISg0URLUsURL－R0US==1/g0图3-1电压源与电流源的等效变换－4.任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络。

　　戴维南定理指出：

任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零时的等效电阻。

　　诺顿定理指出：

任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。

Uoc和R0或者ISC和R0称为有源二端网络的等效参数。

5.有源二端网络等效参数的测量方法

（1）开路电压、短路电流法测R0

　　在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为　　Uoc　　R0＝──

　　UocU　　Isc　　

　　A如果二端网络的内阻很小，若将其输

　　ΔU出端口短路则易损坏其内部元件，因此不φB宜用此法。

　　ΔII

（2）伏安法测R0　　

　　OIsc用电压表、电流表测出有源二端网络

　　的外特性曲线，如图3—2所示。

根据外　　3-2有源二端网络的外特性曲线特性曲线求出斜率tgφ，则内阻I被　　△UUoc测R　　△IIsc　　源　　

　　也可以先测量开路电压Uoc，再测量电流

　　网络--+V　　R0＝tgφ＝──＝──。

　　有　　R　　E/2E-为额定值IN时的输出端电压值UN，则　　图3-3半电压法测R0　　Uoc－UN内阻为R0＝────。

　　IN

　　（3）半电压法测R0　　

　　如图3—3所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻即为被测有源二端网络的等效内阻

　　值。

　　图3-4零示法测UOC（4）零示法测UOC　　

　　在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。

为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图3—4所示。

　　零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比

　　9

　　+被测有R0源网US络VU稳压电源较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”。

然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。

三、实验仪器及设备序号名　　称12345678

　　序号12345678名称可调直流稳压电源可调直流恒流源直流数字电压表直流数字毫安表万用表可调电阻箱型号与规格0～30V0～500mA0～200V0～200mA0～Ω数量11111111备注DG04DG04D31D31自备DG09DG09DG05可调直流稳压电源可调直流恒流源直流数字电压表直流数字毫安表万用表电阻器可调电阻箱实验线路型号与规格0~30V0~500mA0~200V0~200mA120Ω，200Ω，300Ω，1KΩ0~Ω数量111111备注DG04DG04D31D31自备DG09DG09DG05电位器1K/2W戴维南定理实验电路板四、实验内容与步骤

　　1.测定直流稳压电源与实际电压源的外特性

（1）按图3—5接线。

Us为＋12V直流稳压电源。

调节R2，令其阻值大至小变化，记录两表的读数。

　　＋＋mA－＋＋mA－UsR1200Ω＋R1Us＋200Ω－12VV－V－R0－12VR21K120ΩR21K　　图3-5测定直流稳压电源与实际电压源的外特性

　　10

　　＝30KΩ。

　　在同样的方波激励信号（Um＝3V，f＝1KHz）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。

　　增减R之值，定性观察对响应的影响，并作记录。

当R增至∞时，输入输出波形有何本质上的区别？

五、实验注意事项

　　1.示波器的辉度不要过亮。

　　2.调节仪器旋钮时，动作不要过猛。

3.调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用，以使显示的波形稳定。

　　4.作定量测定时，“t/div”和“v/div”的微调旋钮应旋至“校准”位置。

5.为防止外界干扰，函数信号发生器的接地端与示波器的接地端要连接在一起。

　　1.什么样的电信号可作为RC一阶电路零输入响应、零状态响应和完全响应的激励信号？

　　2.已知RC一阶电路R＝10KΩ，C＝μf，试计算时间常数τ，并根据τ值的物理意义，拟定测定τ的方案。

　　3.何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？

它们在方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？

这两种电路有何功用？

七、实验报告

　　1.根据实验观测结果，在方格纸上绘出RC一阶电路充放电时uc的变化曲线，曲线测得τ值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。

2.根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明波形变换的特征。

　　3.心得体会及其他。

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　　实验五单相交流电路

　　第一部分：

判别阻抗性质及三表法测量元件的交流等效参数一、实验目的

　　1.学会判别阻抗的性质。

　　2.学会用交流电压表、电流表和功率表测量元件的交流等效参数。

3.学会功率表的接法和使用。

　　1.正弦交流信号激励下的元件值或阻抗值，可以用交流电压表、交流电流表及功率表分别测量出元件两端的电压U、流过该元件的电流I和它所消耗的功率P，然后通过计算得到所求的各值，这种方法称为三表法，是用以测量50Hz交流电路参数的基本方法。

　　计算的基本公式为：

阻抗的模ZUIPI2，　　电路的功率因数cosφ＝PUI等效电阻R＝＝│Z│cosφ，等效电抗X＝│Z│sinφ

　　12fC或X＝XL＝2πfL，　　X＝Xc＝

　　2.阻抗性质的判别方法：

可用在被测元件两端并联电容或将被测元件与电容串联的方法来判别。

其原理如下：

（1）在被测元件两端并联一只适当容量的试验电容,若串接在电路中电流表的读数增大，则被测阻抗为容性，电流减小则为感性。

..　　

　　（a）（b）..　　图5-1并联电容测量法

　　图5-1（a）中，Z为待测定的元件，C'

为试验电容器。

（b）图是（a）的等效电路，图中G、B为待测阻抗Z的电导和电纳，B'

为并联电容C'

的电纳。

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　　在端电压有效值不变的条件下，按下面两种情况进行分析：

　　①设B＋B'

＝B\，若B'

增大，B\也增大，则电路中电流I将单调地上升，故可判断B为容性元件。

　　②设B＋B'

增大，而B\先减小而后再增大，电流I也是先减小后上升，如图5-2所示，则可判断B为感性元件。

以上分析可见，当B

　　I为容性元件时，对并联电容C'

值无特殊要求；

而当B为感性元件时，B'

│2B│时，电流单调上升，与B为容性时相同，并不能说明电路是感性的。

因此B'

<

│2B│是判断电路性质的可靠条件，此得2BB2BB,判定条件为C'

＜　　5-2感性元件电流变化情况

（2）与被测元件串联一个适当容量的试验电容，若被测阻抗的端电压下降，则判为容性，端压上升则为感性，判定条件为

　　＜│2X│式中X为被测

　　C'

阻抗的电抗值，C'

为串联试验电容值，此关系式可自行证明。

　　判断待测元件的性质，除上述借助于试验电容C'

测定法外，还可以利用该元件的电流i与电压u之间的相位关系来判断。

若i超前于u，为容性；

i滞后于u，则为感性。

　　3.本实验所用的功率表为智能交流功率表，其电压接线端应与负载并联，电流接线端应与负载串联。

三、实验仪器及设备序号123457名称交流电压表交流电流表功率表自耦调压器镇流器（电感线圈）电容器与40W日光灯配用1μF,μF/500V8

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　　1型号与规格0～500V０～5A数量111111备注D33D32D34DG01DG09DG09白炽灯15W/220V3DG08四、实验内容与步骤

　　测试线路如图5-3所示。

　　1.按图5-3接线，并经指导教师检查后，方可接通市电电源。

2.分别测量15W白炽灯（R）、40W日光灯镇流器（L）和μF电容

　　器（C）的等效参数。

　　图5-3测量交流参数电路3.测量L、C串联与并联后的等效参数。

　　被测阻抗15W白炽灯R电感线圈L电容器CL与C串联L与C并联4.验证用串、并试验电容法判别负载性质的正确性。

　　实验线路同图5-3，但不必接功率表，按下表内